TINJAUAN SIFAT FISIS, PENURUNAN KONSOLIDASI DAN TEKANAN PENGEMBANGAN TANAH KUNING MIRI SRAGEN SEBAGAI PENGGANTI SUBGRADE JALAN
Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
Basori NIM : D 100 060 041 NIRM : 06.6.106.03010.50041
kepada JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2011
i
LEMBAR PENGESAHAN TINJAUAN SIFAT FISIS, PENURUNAN KONSOLIDASI DAN TEKANAN PENGEMBANGAN TANAH KUNING MIRI SRAGEN SEBAGAI PENGGANTI SUBGRADE JALAN Tugas Akhir Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji Pada tanggal 25 Juli 2011 diajukan oleh :
Basori NIM : D 100 060 041 NIRM : 06.6.106.03010.50041 Susunan Dewan Penguji: Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. Renaningsih, M.T. NIK : 733
Anto Budi Listyawan, S.T, M.Sc. NIK : 100.913 Anggota
Qunik Wiqoyah, S.T., M.T. NIK : 690 Tugas Akhir ini diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil Surakarta, ............................. Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Ir. Agus Riyanto, M.T. NIK : 483
Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T. NIK : 732 ii
MOTTO jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat kecuali orang-orang yang khusu’. (Q.S. Al Baqarah : 45) Orang yang paling menyakitkan siksanya di hari kiamat adalah orang yang punya ilmu tapi Allah tidak mengizinkan memanfaatkan ilmunya (al-hadist) hormatilah kedua orang tuamu niscaya kau akan terhindar dari bahaya dan janganlah engkau menjadi orang yang sedikit kebaikannya sehingga dirimu mengundang sanksi (Ali, ra) Janganlah berputus asa. Tetapi kalau anda sampai berada dalam keadaan putus asa, berjuanglah terus meskipun dalam keadaan putus asa. (anonim). “Keihlasan yang tulus akan mendapatkan kebahagiaan hati” (Nk) “Biarkan kita miskin harta tapi kita kaya hati” (Nk) “Tetaplah kau bersyukur dengan pemberian Tuhan kepada kita” (Nk) “Jangan kau merasa puas dengan apa yang kau dapatkan selama ini” (Nk)
iii
PERSEMBAHAN Atas Ridho Allah SWT Dan Perjuanganku Selama Ini Kupersembahkan Karya Indah Ini Sebuah Persembaan Indah Untuk Orang tua ku terima kasih atas do’a, keridoan, kasih sayang, bimbingan dan dorongan semangatnya selama ini. Nasehat dan petuah kalian akan selalu ku ingat. Maafkan aku, aku hanya bias mengucapkan terimakasih. Aku akan tetap berusaha dan berdo’a karena perjalanan ku masih panjang dan sulit. Keluargaku yang menyayangi ku dan memberi semangat selama ini. Beny Ariyanto, terimakasih kerjasamanya dan bantuannya yang selama ini kau berikan Terima kasih juga buat semua teman-temanku yang telah memberikan dukungan dan do’anya. Teman-temanku tekhnik sipil 2006 yang tak bias saya sebutkan satu persatu, terimakasih semangat dan dekompakan yang kalian berikan. Semoga pertemanan kita tidak berakhir sekian. Almamaterku UMS
iv
PRAKATA
Assaalamu’alaikum Wr Wb. Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1). Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta . 2). Bapak Ir. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3). Ibu Ir. Renaningsih, M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus sebagai Ketua Dewan Penguji, yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan. 4). Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc., selaku Pembimbing Pendamping sekaligus sebagai Sekretaris Dewan Penguji, yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya. 5) Ibu Qunik Wiqoyah, S.T., M.T., selaku Anggota Dewan Penguji yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan. 6). Bapak Ir. Ali Asroni, M.T., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan, dorongan dan nasehatnya. 7). Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.
v
8). Ayahanda, Ibunda, dan keluarga besarku tercinta yang selalu memberikan dorongan baik material maupun spiritual. Terimakasih atas do’a dan kasih sayang yang telah diberikan selama ini, semoga Allah SWT membalas kebaikan kalian dan selalu menjaga dalam setiap langkah dan desah nafas. 9). “Etik Julia K” teman seperjuangan dari KP hingga TA terima kasih buat bantuannya dan semangatnya. Perjuangan untuk ke depan masih panjang dan lebih sulit, kita harus berusaha dan berdoa. 10).Danang, Wahab, Puput, Beny, Nasta, Dani, Syam, Novit, Azam, dan temanteman angkatan 2006 Teknik Sipil UMS yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, teman seperjuangan susah dan senang, terima kasih buat bantuannya dan semangatnya. Canda tawa kalian tak kan kulupakan. Perjuangan untuk ke depan masih panjang dan lebih sulit, kita harus berusaha dan berdoa. 11).Anak–anak ”Kost Callifornia” yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, terima kasih buat dukungan dan semangatnya.
Canda dan tawa kalian tak kan
kulupakan. 12).Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas
Akhir
ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Wassalamu’alaikum Wr Wb.
Surakarta,
April 2011
Penyusun
vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN .....................................................................
ii iiii
HALAMAN MOTTO .................................................................................
iii iiii
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................
iv iv
PRAKATA ...................................................................................................
v
DAFTAR ISI ................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR....................................................................................
x
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xii xiii
DAFTAR NOTASI.......................................................................................
xii
ABSTRAKSI ................................................................................................
xv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ............................................................
1
B. Rumusan Masalah .....................................................................
1
C. Tujuan Penelitian.......................................................................
2
D. Manfaat Penelitian.....................................................................
2
E. Batasan Masalah ........................................................................
2
F. Keaslian Penelitian ....................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA A. Penelitian yang sejenis ..............................................................
4
B. Tanah .........................................................................................
5
1. Tanah Berbutir Kasar (kerikil dan pasir).............................
5
2. Tanah Berbutir Halus...........................................................
6
C. Bahan Tambahan .......................................................................
7
vii
BAB III LANDASAN TEORI A. Subgrade................................................................................... 10 B. Sifat-sifat Fisis Tanah............................................................... 11 1. Kadar air (water content) ................................................... 11 2. Berat jenis tanah (specific gravity)..................................... 11 3. Batas-batas Atterberg ......................................................... 12 4. Klasifikasi tanah................................................................. 14 a) USCS (Unified Soil Classification System) .................. 14 b) AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) ................................................ 14 C. Sifat-sifat Mekanis Tanah......................................................... 16 1. Pengujian pemadatan standard Proctor............................. 16 2. Uji Konsolidasi .................................................................. 19 3. Uji Tekanan Pengembangan ............................................. 24
BAB IV METODE PENELITIAN A. Uraian Umum ............................................................................ 28 B. Bahan dan Alat .......................................................................... 28 1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 28 1a). Uji kadar air tanah (water content)............................... 28 1b). Uji berat jenis tanah (specific gravity) .......................... 29 1c). Uji batas-batas Atterberg (Atterberg Limits)................. 30 1d). Uji analisa saringan (grain size analysis)..................... 35 2. Uji sifat mekanis tanah.......................................................... 37 2a). Uji pemadatan standard Proctor ................................... 37 2b). Uji penurunan konsolidasi ............................................ 39 2c). Uji tekanan pengembangan .......................................... 41 C. Tahapan Penelitian .................................................................... 44 D. Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 46 viii
1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 46 1a). Uji kadar air tanah (water content)............................... 46 1b). Uji berat jenis tanah (specific gravity) .......................... 46 1c). Uji batas-batas Atterberg (Atterberg Limits)................. 47 1d). Uji analisa saringan (grain size analysis)..................... 49 2. Uji sifat mekanis tanah.......................................................... 51 2a). Pengujian pemadatan standard Proctor........................ 51 2b). Uji Konsolidasi .............................................................. 52 2c). Uji Tekanan Pengembangan ......................................... 53
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN A. Sifat-sifat Fisis Tanah................................................................ 55 1. Uji kandungan kimia .......................................................... 55 2. Uji kadar air tanah (water content analysis)........................ 56 3. Uji berat jenis (specific gravity) .......................................... 56 4. Uji batas-batas Atterberg (Atterberg limits) ........................ 57 5. Uji hydrometer dan analisa saringan (Grain Size Analysis)
58
6. Klasifikasi tanah .................................................................. 60 B. Uji Sifat Mekanis Tanah............................................................ 61 1. Pengujian pemadatan standard Proctor .............................. 61 2. Uji Konsolidasi .................................................................... 63 3. Uji Tekanan Pengembangan ............................................... 66 C. Perbandingan hasil penelitian ......................................................
71
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan................................................................................ 72 B. Saran .......................................................................................... 73 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar III.1. Lapisan-lapisan pada perkerasan lentur................................................ 10 Gambar III.2. Batas-batas Atterberg............................................................................ 12 Gambar III.4. Skema alat uji konsolidasi .................................................................... 19 Gambar III.5. Metode logaritma waktu menurut Casagrande .................................... 21 Gambar III.6. Metode akar waktu menurut Taylor...................................................... 22 Gambar III.7. Perilaku sampel tanah pada uji tekanan pengembangan....................... 27 Gambar IV.1. Alat-alat uji kadar air ............................................................................ 29 Gambar IV.2. Alat-alat uji berat jenis.......................................................................... 30 Gambar IV.3. Alat-alat uji batas cair ........................................................................... 31 Gambar IV.4. Alat uji batas plastis.............................................................................. 32 Gambar IV.5. Alat-alat uji batas susut......................................................................... 34 Gambar IV.6. Alat-alat uji analisa hydrometer............................................................ 35 Gambar IV.7. Alat-alat uji analisa saringan................................................................. 37 Gambar IV.8. Alat-alat uji standard Proctor............................................................... 38 Gambar IV.9. Alat uji konsolidasi .............................................................................. 40 Gambar IV.10 Alat uji tekanan pengembangan ........................................................... 42 Gambar IV.11 Bagan alir tahapan penelitian................................................................ 45 Gambar V.1. Grafik hubungan banyaknya pukulan dengan kadar air ....................... 58 Gambar V.2. Grafik analisa butiran metode USCS.................................................... 59 Gambar V.3. Grafik analisa butiran metode AASHTO.............................................. 60 Gambar V.4. Grafik hubungan berat isi kering dan kadar air..................................... 62 Gambar V.5. Grafik hubungan kepadatan dan Cv pada sisi basah maupun kering ... 64 Gambar V.6. Grafik hubungan kadar air dan Cv........................................................ 64 Gambar V.7. Grafik hubungan kadar air dan tekanan pengembangan ...................... 67 Gambar V.8. Grafik hubungan kepadatan dan tekanan pengembangan .................... 68 Gambar V.9. Grafik hubungan kepadatan dan pengembangan ................................. 69 Gambar V.10. Grafik hubungan kadar air dan pengembangan ................................... 79
x
DAFTAR TABEL
Tabel II.1.
Perkiraan nilai kohesi lempung murni kenyang air................
7
Tabel II.2.
Persyaratan kimia kandungan pozzolan (ASTM C618-92a)..
9
Tabel III.1.
Nilai berat jenis tanah (specific gravity) ................................ 12
Tabel III.2.
Nilai Indeks Plastisitas dan macam tanah .............................. 14
Tabel III.3.
Sistem klasifikasi USCS......................................................... 15
Tabel III.4.
Sistem klasifikasi AASHTO ................................................... 16
Tabel III.5.
Elemen-elemen uji pemadatan standard................................. 17
Tabel III.7.
Hubungan derajad konsolidasi dengan faktor waktu ............. 22
Tabel III.8.
Hubungan tekanan pengembangan dan potensi pengembangan menurut Chen (1988) .................................... 26
Tabel V.1.
Hasil pemeriksaan kimia Tanah Kuning ............................... 55
Tabel V.2.
Hasil uji kadar air tanah asli................................................... 56
Tabel V.3.
Hasil uji kadar air pada keadaan kering udara ....................... 56
Tabel V.4.
Hasil uji berat jenis................................................................. 57
Tabel V.5.
Hasil uji Atterberg limits ........................................................ 57
Tabel V.6.
Hasil uji analisa hydrometer................................................... 58
Tabel V.7.
Hasil uji analisa saringan ....................................................... 59
Tabel V.8.
Keterangan grafik pemadatan standard Proctor.................... 62
Tabel V.9.
Hsil pengujian konsolidasi ..................................................... 63
Tabel V.10.
Hasil pengujian tekanan pengembangan ................................ 66
Tabel V.11.
Hasil pengujian tanah kuning miri sragen.............................. 63
Tabel V.12.
Hasil pengujian tanah beluk bayat klaten............................... 66
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A.1. Hasil pemeriksaan kadar air tanah ...........................................
L-1
Lampiran B.1. Hasil pemeriksaan berat jenis tanah.........................................
L-5
Lampiran C.1. Hasil pemeriksaan batas-batas Atterberg.................................
L-7
Lampiran D.1. Hasil pemeriksaan analisa butiran asli.....................................
L-16
Lampiran E.1. Hasil pemeriksaan standard Proctor .......................................
L-20
Lampiran B.2. Hasil pemeriksaan konsolidasi.................................................
L-22
Lampiran B.3. Hasil pemeriksaan tekanan pengembagan ...............................
L-65
xii
DAFTAR NOTASI
AASHTO = American
Association
of
State
Highway
and
Transportation Official ASTM
= American Society for Testing and Materials
USCS
= Unified Soil Classification System
A
= Luas alas sampel
Cc
= Compression index
Cu
= Koefisien keseragaman (coefficient of uniformity)
Cv
= Coefficient of consolidation
(cm2/detik)
D
= Diameter
(cm)
e0
= Angka pori awal pengujian
e1
= Angka pori akhir pengujian
F
= Persentase butiran lolos ayakan No.200
GI
= indeks grup (group index)
Gs
= Berat jenis
H
= Tinggi contoh tanah
(cm)
Ht
= Tinggi efektif tanah
(cm)
H0
= Tinggi tanah semula
(cm)
H1
= Tinggi tanah awal
(cm)
LL
= Batas cair (liquid limit)
(%)
m1
= Berat tanah basah
(gram)
m2
= Berat tanah kering oven
(gram)
PI
= Indeks plastisitas (plasticity index)
PL
= Batas Plastis (plastic limit)
(%)
P0’
= Tegangan efektif awal
(kg/cm2)
P1’
= Tegangan efektif akhir
(kg/cm2)
Sc
= Penurunan
(cm)
SL
= Batas susut (shrinkage limit)
(%)
(cm2)
xiii
(%)
T
= Faktor waktu T
ti
= Waktu terjadinya konsolidasi
(detik)
v’
= Volume setelah kering oven
(cm3)
v
= Volumr sebelum kering oven
(cm3)
Va
= Volume udara
(cm3)
Vs
= Volume butiran padat
(cm3)
Vw
= Volume air
(cm3)
V1
= Volume tanah basah
(cm3)
V2
= Volume tanah kering
(cm3)
W
= Kadar air
(%)
Ws
= Berat butiran padat
(gram)
Ww
= Berat air
(gram)
γb
= Berat volume basah
(gram/cm3)
γd
= Berat volume kering
(gram/cm3)
γs
= Berat volume butiran padat
(gram/cm3)
γw
= Berat volume air
(gram/cm3)
∆e
= Perubahan angka pori
∆H
= Perubahan tinggi
(cm)
σ'
= Tekanan pengembangan
(kg/cm2)
xiv
ABSTRAKSI Dalam dunia Teknik Sipil struktur tanah sangat penting sebagai tempat dan media bertumpunya segala macam konstruksi bangunan, salah satunya perencanaan tanah sebagai subgrade jalan. Tidak semua jenis tanah mempunyai sifat yang sama. Selain itu banyak permasalahan yang berhubungan dengan tanah, seperti penurunan dan stabilitas tanah. Kondisi ini yang sering menjadikan orang untuk mencari tanah yang layak untuk digunakan sebagai subgrade jalan. Di beberapa daerah penduduk menggunakan tanah setempat sebagai subgrade jalan. Salah satunya Tanah Miri di desa Miri, Kecamatan Miri, Kabupaten Sragen. Tanah ini mempunyai ciri khas tersendiri yaitu pada waktu tanah ini dalam keadaan kering kondisinya seperti pasir, tetapi ketika dalam keadaan basah kondisinya ada lekatan. Akan tetapi belum ada penjelasan secara teknis tentang sifat fisis dan sifat mekanis dari Tanah Miri ini. Berdasarkan hal tersebut penelitian ini akan dibahas mengenai sifat fisis dan mekanis tanah Miri. Metode penelitian melalui serangkaian pengujian, yaitu berat jenis (specific gravity), kadar air (water content), analisa saringan dan hydrometer (grain size analysis), penurunan konsulidasi, dan tekanan pengembangan pada saat kadar air 90% γd maks kering, 95% γdmaks kering, optimum, 95% γdmaks basah, 90% γd maks basah, dengan mengacu pada standar ASTM dan prosedur pengujian di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Muhammadiyah Surakarta. Tanah yang diuji dalam keadaan kering udara. Hasil penelitian ini adalah unsur kimia CaO merupakan unsur terbesar yaitu sebesar sebesar 25,49 %, w = 8,696%, Gs = 2,63, LL = 62,850%, PL = 35,120%, SL = 20,060%, berdasarkan grafik pembagian ukuran butiran tanah dapat diketahui bahwa persentase kerikil = 0%, pasir = 58,696% lanau dan lempung = 41,304%. Berdasarkan sistem USCS tanah sampel uji termasuk golongan SC dan berdasar AASHTO masuk kelompok A7-5(7). Hasil uji standard Proctor didapat berat isi kering maksimum 1,545 kg/cm3 dan kadar air optimum = 21,3%. Hasil uji konsolidasi menunjukan Nilai Cv pada kondisi kepadatan maksimum adalah sebesar 0,0321 cm2/dtk. Nilai Cc (Indeks pemampatan) pada kadar air optimum mengalami kenaikan yaitu 0,023. Nilai penurunan konsolidasi (Sc) pada kadar air optimum (0,0060cm). Tekanan pengembangan pada kondisi kepadatan maksimum adalah sebesar 0,0670 kg/cm2, sedangkan untuk nilai pengembangannya 2,276%. Kata kunci : tanah, sifat fisis dan mekanis, konsolidasi, tekanan pengembangan
xv
